伺服液壓缸設(shè)計(jì)的要素
發(fā)布時(shí)間：2015-08-22 新聞來(lái)源：一覽液壓英才網(wǎng)
1密封是任何個(gè)液壓系統(tǒng)的永恒的主，對(duì)于中高壓液壓伺服系統(tǒng)尤其如此。密封不好不但影響伺服系統(tǒng)的控制精度，還會(huì)使系統(tǒng)失控如跑缸失速鎖緊失效等。伺服缸的密封主要為活塞桿與端蓋及活塞與缸體間的密封，且均為動(dòng)密封。對(duì)伺服缸的動(dòng)密封般要求應(yīng)具有低摩擦阻力低泄漏和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。
1.1活塞桿與端蓋的密封此類(lèi)密封會(huì)引起外泄漏問(wèn)，設(shè)計(jì)時(shí)尤其應(yīng)注意。為滿(mǎn)足泄漏長(zhǎng)壽的要求，傳統(tǒng)的做法是選擇摩擦系數(shù)小且耐磨的材料做密封件，如聚氟乙烯等，但這種材料承受高壓的能力不強(qiáng)。為提高強(qiáng)度，勢(shì)必增加其密封厚度；同時(shí)為了增加其密封性，須加大對(duì)密封件的預(yù)壓緊力，這又增加了伺服缸的摩擦阻力。而摩擦力的增加對(duì)控制系統(tǒng)的直接后果是增加死區(qū)滯環(huán)等非線(xiàn)性因素，使控制系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能變差。現(xiàn)推薦種方便與靜壓軸承式密封相比高效與組合密封相比的密封方法。
這是種分別采用金屬材料和非金屬材料做成用專(zhuān)門(mén)材料構(gòu)成其兼有導(dǎo)向套的作用，這個(gè)套筒與活塞桿之間形成個(gè)環(huán)形間隙，由于間隙很小，其間的油流可視為層流。第級(jí)為般的桿密封非金屬材料。由于經(jīng)過(guò)第級(jí)密封后，油的壓力己很低，可認(rèn)為第級(jí)密封屬于低壓密封因其為單向密封，建議采用耐壓性好壽命長(zhǎng)的，形圈或形圈在第級(jí)密封中，若經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能使整個(gè)溫度范圍如20，80，內(nèi)桿與套筒的間隙8保持基本恒定，則通過(guò)該間隙的泄漏量為密封長(zhǎng)度偏心距么壓力差因腔內(nèi)高壓時(shí)，桿運(yùn)動(dòng)方向與泄漏方向相反，由流體力學(xué)分析知，實(shí)際么9比上式有所減小。
1.2活塞的密封與活塞桿相比，活塞密封造成的問(wèn)的象是內(nèi)泄漏。盡管不直接影響系統(tǒng)的外觀形態(tài)，但樣會(huì)影響控制系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)，所以對(duì)其密封也須引起足夠的重視。由于活塞厚度和裝配難度的限制，活塞與缸體間的密封不宜采用金屬套筒式密封。
目前用得較成功的種非金屬材料的組合密封方案是雙導(dǎo)向環(huán)斯來(lái)圈加復(fù)合密封圈，形橡膠圈加有自動(dòng)補(bǔ)償作用的非金屬材料環(huán)，2.
形密封件主密封件；20形密封圈彈性體副密封件；3斯來(lái)圈此類(lèi)密封的具體組合建議采用美國(guó)霞板公司的密封組件。這種組件的特點(diǎn)是具有密封性好允許活塞與缸體間有較大的配合間隙更換方便對(duì)油的清潔度要求低摩擦阻力小溝槽加工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
2伺服閥的選取對(duì)于伺服閥的選取，有許多因素可考慮，但有兩點(diǎn)是設(shè)計(jì)者必須認(rèn)真對(duì)待的。
2.1閥的類(lèi)型在滿(mǎn)足系統(tǒng)最重要指標(biāo)如閥的頻寬流量特性等的前提下，盡量考慮選用對(duì)油的污染敏感度低的伺服閥而不是比例閥。實(shí)踐證明，80以上伺服閥的故障與70以上的伺服系統(tǒng)的故障來(lái)自于油如噴嘴擋板閥的噴嘴與擋板間的間隙，通常其間隙量小于0.1就閥本身而言，般情況下，其對(duì)油的污染的不敏感性為大流量閥優(yōu)于小流量閥結(jié)構(gòu)形式和放大級(jí)數(shù)相同前提下，動(dòng)圈式力馬達(dá)推力或力矩大優(yōu)于動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)，滑閥式取消固定節(jié)流孔后流道變大和射流管式噴嘴及其與接受孔間的距離大優(yōu)于噴嘴擋板式9比例閥其滑閥行于比例方向閥。如噴嘴擋板式伺服閥，對(duì)油的精度要求為優(yōu)于31638標(biāo)準(zhǔn)的6級(jí)1804406標(biāo)準(zhǔn)的14級(jí)，而動(dòng)圈式力馬達(dá)式伺服閥或比例方向閥，對(duì)油的精度要求為NAS1638標(biāo)準(zhǔn)的7級(jí)6，4406標(biāo)準(zhǔn)的1512級(jí)即可。而比例壓力閥或比例拆裝閥對(duì)油的精度要求還可再低個(gè)等級(jí)，如31638標(biāo)準(zhǔn)的8級(jí)130標(biāo)準(zhǔn)的1613級(jí)，已接近普通拖動(dòng)系統(tǒng)對(duì)油的使用要求。
有種考慮是設(shè)計(jì)中盡量選用比例閥，其依據(jù)是既可使系統(tǒng)對(duì)油的精度要求降低，又可降低成本。
2.2閥的流量般選取的順序是，先由執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大負(fù)載外下應(yīng)達(dá)到的速度確定負(fù)載流量02，再由21確定系統(tǒng)的空載流量2心即定出25后，再由樣本選取規(guī)定閥壓降今般為7MPa下的空載流量0，即但是，考慮到輸入信號(hào)的多變性常會(huì)大于預(yù)計(jì)輸入信號(hào)的最大值，此時(shí)會(huì)引起流量飽和，劣化系統(tǒng)議實(shí)際選用的伺服閥的空載流量，實(shí)應(yīng)大于或等于2濟(jì)的兔空載流試搡的規(guī)格過(guò)大的不足是響應(yīng)慢因慣量大，且閥的大行程得不到經(jīng)常有效的工作和磨合，系統(tǒng)的靈敏度也差。
改善這種狀況有效的做法是。選用兩個(gè)較小規(guī)格的伺服陶，其流帚之和等于所需的個(gè)大規(guī)格閥提下明顯改善伺服缸的動(dòng)特性。
3建模和辨識(shí)非對(duì)稱(chēng)單出桿缸具有占用空間小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低外泄小僅為對(duì)稱(chēng)缸的半等優(yōu)點(diǎn)，是伺服液壓缸的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的首選形式。對(duì)稱(chēng)閥控不對(duì)稱(chēng)缸樣的階數(shù)學(xué)模型形式性能指標(biāo)低于制造商給出的指標(biāo)的情況。由于伺服1壓力系數(shù)；兒等效活寒面積；6等效容積；油的體彈模數(shù)；等效干擾力；77質(zhì)量；粘性阻尼系數(shù)彈簧系數(shù)哪平均活塞面積需要注意的是，不對(duì)稱(chēng)缸與對(duì)稱(chēng)缸的動(dòng)態(tài)模型始終存在的原因是，為保持零位力平衡，閥通向有桿腔處須個(gè)預(yù)開(kāi)口心，作用的接后果是增加了系統(tǒng)的靜差。
般制造商可根據(jù)實(shí)際伺服缸的使用工況如有否彈簧負(fù)載可否略去速度阻尼等和類(lèi)型如位置速還是力控制進(jìn)行簡(jiǎn)化，進(jìn)而給出必要的響應(yīng)曲線(xiàn)或頻率特性和動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)。如對(duì)于無(wú)彈負(fù)載忽略速度阻尼的位置控制系統(tǒng)且假定閥的頻寬遠(yuǎn)大于3倍以上缸的頻寬，則系統(tǒng)以閥的電流為輸入的傳遞函數(shù)可簡(jiǎn)化為叫階固有頻率，=2譏據(jù)此畫(huà)出開(kāi)環(huán)或閉環(huán)的響應(yīng)線(xiàn)提供給用戶(hù)，似乎工作己經(jīng)很完善了。
用試驗(yàn)和辨識(shí)方法確定模型的另個(gè)直接好處以通過(guò)試似1對(duì)伺服液味缸進(jìn)廳故障診1破，找出缺陷，進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造。如在對(duì)即將出廠對(duì)應(yīng)缸的輸出行程為135毫米的小信號(hào)時(shí)低頻即低頻小于1赫芝時(shí)，幾乎無(wú)輸出振幅。當(dāng)信號(hào)在對(duì)應(yīng)缸的輸出行程610毫米范時(shí)。缸有低頻爬行和滯澀現(xiàn)象，再增大輸入信號(hào)時(shí)，波形漸趨正常。這與死區(qū)摩擦滯環(huán)等非線(xiàn)性因素最易影響塞密3波形封圈損傷后卡緊缸體的緣故去掉故障后，切正常。所以，這是種很有實(shí)際意義的做法。好在由于理論的+斷完善。手段的不斷改進(jìn)，設(shè)各價(jià)格的不斷下降，使試驗(yàn)辨識(shí)從陽(yáng)春白雪走向了下里巴人。我們應(yīng)當(dāng)充分利用這現(xiàn)代科技手段。
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